Matériaux plastique en impression 3d FDM à dépôt de fil

Pour vous aider a trouver le plastique qui sera adapté à l’objet que vous souhaitez imprimer en 3D, vous trouverez dans cet article les différents plastiques utilisés dans l’impression 3D FDM. L’impression 3D FDM, se fait par dépôt de fil plastique chauffé, couche par couche. C’est une des nombreuses méthodes de la fabrication additive.

Ils font partie de la catégorie des thermoplastiques. C’est-à-dire qu’il possède une température de transition vitreuse (température à partir de la laquelle il se déforme) et une température de fusion. En gros la température de transition vitreuse est la température à laquelle le plateau de l’imprimante chauffe et jusqu’à laquelle on peut utiliser le matériau une fois imprimé. Comme c’est un thermoplastique, il peut être chauffé et mis en forme autant de fois que l’on veut.

Cet article est non exhaustif, il y a énormément de plastique imprimable en 3D. Ils sont en amélioration perpétuelle grâce aux recherches faites par les différents chimistes et constructeurs.

Pour chacun j’ai répertorié leurs qualités, défauts et caractéristiques que j’ai constatés lors de mes différentes expériences et impressions de différents objets.

Pour avoir des filaments de bonne qualité, je vous recommande de les commander chez des fabricants fournissant des fiches de sécurité et technique.

PLA

Le matériau le plus simple à imprimer, le moins cher, inodore lors de l’impression, le plus utilisé par les amateurs et makers. Malgré sa faible résistance relative il permet pas mal d’applications simples et mécanique. La majorité de ma voiture de modélisme short course (SC10), que vous trouverez dans la page mon histoire est réalisée en PLA. Limité par sa résistance mécaniques et peu résistant à la température, se déforme en plein été dans une voiture si trop exposé au soleil. Idéal pour des prototypages ou des maquettes. On peut lui donner de la rigidité grâce des géométries spécifiques.

Au fur et à mesure, les constructeurs de filaments créent différents PLA renforcés, plus résistants aux chocs, aux températures mais en gardant la facilité d’impression.

Issu d’amidon de végétaux, vendu comme biodégradable, il ne vous faudra pas être pressé pour le voir se dégrader même en extérieur. J’ai des objets qui ont plusieurs années et qui ne sont pas du tout dégradé même en extérieur.

PETG

Plus résistant à la température que le PLA, d’un prix légèrement supérieur, il est le « 2^ème niveau » de filament. Il est un plus compliqué à imprimer que le PLA mais c’est possible de l’imprimer avec une imprimante 3D amateur non cloisonnée. Plus sensible au stringing lors de l’impression que le PLA.

Il a une meilleure flexibilité que le PLA ce qui permet de faire des pièces légèrement déformables, idéal pour faire des pièces clipsables.

Possède lui aussi de nombreux dérivés créés par les constructeurs. Se trouve sous différents noms, PETG, copolyester, NGen, XT,…. Se reconnaût à son aspect brillant.

Utilisé dans la vie courante dans les bouteilles d’eau en plastique. Bonne résistance chimique

ABS

Personnellement je l’utilise peu. Plus résistant que le PLA pour un prix quasi identique. Il est le plastique précurseur des filaments FDM. Son application connue dans le monde de tous les jours, ce sont les pièces de Lego qui sont injectées en ABS. Il est malodorant et rejette du styrène lors de l’impression, est sensible au warping (décollement du plateau lié à la rétraction du matériau en refroidissant). Il faut obligatoirement une imprimante fermée pour arriver à l’imprimer correctement et si possible avec un système de filtration pour protéger votre santé. Dans une imprimante 3d ouverte, les couches auront tendance à ne pas adhérer entre elles car refroidissant trop vite.

Se lisse avec de l’acétone ou vapeur d’acétone ce qui peut être intéressant pour certaines applications (certain PLA transformé se lisse aussi avec de l’alcool isopropylique). Attention à votre santé et sécurité si vous voulez faire cela, l’acétone est toxique et inflammable.

Lui aussi possède de nombreux dérivés, qui annulent une partie de ses défauts. Malgré tout, je vous conseillerais suivant vos applications de vous tourner vers du PETG ou des PLA renforcés qui ont des caractéristiques proches pour des prix à peine supérieurs.

ASA

Cousin de l’ABS, il possède des qualités qui lui permettent d’être exposé aux conditions extérieures. Mais avec les mêmes difficultés pour l’imprimer que l’ABS.

Nylon ou Pa

Filament intéressant pour tous les objets sujets à des frottements. Légèrement flexible et ayant une bonne résistance chimique. Difficile à imprimer car très sensible au warping. Prix assez élevé. Stockage compliqué car il absorbe l’humidité. Peu aussi absorber l’humidité après avoir été imprimé ce qui dégrade ses qualités mécaniques. Il existe malgré tout plusieurs systèmes pour déshumidifier le filament et éviter qu’il se charge d’humidité.

Les différents constructeurs ont différentes variantes de PA, du PA6, PA12, PA66, etc… Ils ont chacun des avantages et des défauts suivant l’utilisation que l’on veut en faire.

Polycarbonate

Le plus résistant mécaniquement de tous les thermoplastiques présentés sur cette page, complexe à imprimer, assez cher. Il se retracte en refroidissant. Peut tenir des températures de plus de 100°C. Idéal pour des pièces fonctionnelles qui subissent des efforts, des outillages. Rejet de COV lors de l’impression. Nécessite une imprimante fermée pouvant atteindre des températures plus élevées que les imprimantes amateurs.

TPU

Matériaux flexibles, ce qui génère des difficultés lors de l’impression. A imprimer si possible sur une imprimante direct drive. Très bonne adhésion au plateau. Idéal pour réaliser des tampons de protection par exemple. Plusieurs duretés disponibles. Plus il sera souple plus ce sera complexe de l’imprimer. Les versions les plus courantes ont une dureté de 95ShA.

PLA soft

Plus facile à imprimer que le TPU, il possède des caractéristiques assez proches. Ne nécessite pas de plateau chauffant pour être imprimés. Moins bonne tenue à la chaleur que le TPU. Existe sous d’autres dénominations suivant les constructeurs de filaments (Peba par exemple).

PVA

Permet de faire des supports qui se dissout dans l’eau une fois imprimés. Intéressant si vous possédez une imprimante à double extrusion. Difficile à imprimer proprement et à stocker. Assez cher et à acheter en petite quantité, car comme le Nylon il se charge en humidité ce qui complique énormément son imprimabilité..

HIPS

Cousin de l’ABS, composé de polystyrène, idéal comme support double extrusion de l’ABS. Se dissout dans le D limonène.

Peut aussi être imprimé comme matériau de pièce finale, il a une bonne résistance aux chocs.

Beaucoup des filaments ci-dessus, ont leur application chargée en différentes fibres qui améliore leur résistance mécanique. Il existe des matériaux chargés en carbone, fibre de verre, kevlar, lin, etc… Attention parfois, plus solide rime aussi avec plus cassant. Cela use rapidement les systèmes d’extrusion de votre imprimante car le matériau est abrasif. Par contre permet de réduire le warping lors de l’impression car le thermoplastique est rigidifié par les fibre courtes incorporées.

Vous trouverez de nombreux exemples d’objets imprimés dans ces différents matériaux dans ma boutique.

Si vous souhaitez avoir une démarche plus écologique il existe aussi des variantes de fils recyclés. Ils sont malheureusement souvent plus chers que les originaux.

En parlant de prix, les matériaux cités ont des tarifs commençant à 15 / 20 euros le kilo pour du PLA asiatique jusqu’à plus de 100 euros pour des filaments techniques chargés.

Il y a des filaments encore plus chers comme le pekk ou le peek qui sont des plastiques de hautes performances qui peuvent aller jusqu’à 500 euros le kilo et qui sont plus solides mécaniquement et thermiquement. Ce sont en quelque sorte des polycarbonates très améliorés.

J’ai eu des pièces en main, usinées en peek, lors de mon expérience professionnelle en Formule 1, c’est un plastique ayant des caractéristiques très intéressantes pour un poids très limité.

Exemple de bobine de filament pour imprimante 3d

A gauche, un filament avec un diamètre de 1.75mm dans une bobine en carton. A droite, un filament de 2.85mm dans une bobine plastique. Les deux diamètres ont leur avantages et inconvénients. L’avantage d’utiliser du 2.85mm est intéressant sur des matériaux flexibles comme du TPU par exemple car le fil est plus rigide est donc plus facilement imprimable. Aujourd’hui, la majorité des imprimantes est équipée de système d’extrusion en 1.75mm.